SeoulMetropolitanSubway

수도권 전철(지하철) 노선도를 그래프화하고 이를 경위도 상으로 도시하는 Python 프로젝트입니다.

프로젝트 구현 방법

서울시 열린데이터 광장, 공공데이터포털 등의 데이터 수집 사이트에 있는 지하철 노선에 대한 데이터는 대다수 운영 기관에 따라 자료가 분리되어 있는 등 편재화된 데이터의 분포를 보여줍니다. 따라서 수도권 전철 노선도 전체에 대한 정보를 수집하기에는 어렵다고 판단, API가 아닌 직접 서울교통공사 사이버스테이션에서 자료를 크롤링하여 그래프를 만들었습니다.

1. 서울교통공사 사이버스테이션 자료 수집: Selenium을 이용하여 HTML 다운로드, 역 목록 및 정보(ID, 역명, 연계 노선 번호), 역간 연결, 노선번호-노선명 관계 파악
2. 카카오 로컬 API를 이용하여 각 역별 경위도 수집
3. 정보를 바탕으로 NetworkX를 이용하여 그래프 생성

만든 그래프를 바탕으로 이를 경위도 좌표계에 도시하였습니다. 동명의 다른 노선에 속한 역들은 각각이 완전 그래프의 형태로 연결되어 있기 때문에, 그 간선들을 삭제하고 하나의 역으로 통합하였습니다. 주어진 노선의 대표 색을 바탕으로 간선을 그리고, 환승역과 비환승역 정점을 다른 색으로 구분하였습니다.

사용한 라이브러리 및 필요 권한

• Selenium
• lxml
• NetworkX
• pandas, fastparquet
• Matplotlib
• 노선 자료에 대한 모든 권한은 서울교통공사에 있습니다.
• 역의 경위도를 불러오기 위해서는 카카오 로컬의 Rest API Key가 필요합니다.
• 그래프를 그리는데 사용한 자료는 대한민국 최신 행정구역(SHP) 다운로드 – GIS Developer를 참조하였으며, GeoPandas를 이용하였습니다. CTPRVN, SIG 모두 mapshaper를 이용해 좌표계를 WGS84(epsg: 4326)으로 변경하였으며 1%로 폴리곤 단순화하였습니다. SIG는 서울, 경기, 인천 지역만을 추출하였습니다.

그래프 설명

1. 정점(node): 역을 나타냅니다.

   station_id: 정점 접근 key, str

   g_modified에서 통합된 동명의 환승역의 station_id는 통합 이전 환승역들의 station_id를 오름차순으로 정리한 뒤 공백을 사이로 연결함

   정점 attributes

   • line_no: 역에 연계된 노선의 번호, str

     line_no-line_name 테이블

     1	2	3	4	5	6	7	8	9	I	I2
     1호선	2호선	3호선	4호선	5호선	6호선	7호선	8호선	9호선	인천1호선	인천2호선
     B	S	K	A	G	U	E	KK	W	SH	KP
     수인분당선	신분당선	경의중앙선	공항철도	경춘선	의정부경전철	에버라인	경강선	우이신설선	서해선	김포골드라인

   • station_name: 역명, str

   • is_interchange: 환승역 여부, bool

   • x: 경도, float

   • y: 위도, float

2. 간선(edge): 역간 연결을 나타냅니다.

   간선 attributes

   • line_no: 간선이 나타내는 노선

     동명의 환승역 간 line_no는 ''임

     g_modified에서 통합된 간선의 line_no는 통합 이전 간선의 line_no를 오름차순으로 정리한 뒤 공백을 사이로 연결함

파일 설명

• README.md
• source
  • create_graph.ipynb: 노선도 그래프를 만드는 Jupyter Notebook
  • draw_gray.ipynb: 그래프를 matplotlib를 이용하여 도시하는 Jupyter Notebook
  • multiprocessing_worker.py: get_coord_by_keyword를 포함한 병렬 처리를 처리하기 위한 모듈
• data
  • input
    • CTPRVN: 대한민국 시도 행정구역 경계도, 폴리곤 단순화 1%, WGS84, UTF-8
    • SIG: 수도권(서울, 경기, 인천) 시군구 행정구역 경계도, 폴리곤 단순화 1%, WGS84, UTF-8
  • output
    • interchange_list.json: 환승역 리스트
    • line_no_table.parquet: 노선 번호와 관계된 정보에 대한 딕셔너리를 테이블화한 것
    • metro_graph.gml: 그래프 파일
    • station_id_table.parquet: 역 ID와 관계된 정보에 대한 딕셔너리를 테이블화한 것
    • view_all.svg, view_all_with_boundary.svg, view_seoul.svg, view_seoul_with_boundary.svg: 그래프를 도시한 것

기여가 필요합니다

• 노선의 색상을 자동으로 추출하는 기능
• 정점, 간선별 정보 추가(승하차량, 노선별 배차간격, 시간 등): 교통 네트워크 분석에 용이하게 사용할 수 있습니다.
• 현재 4호선·수인분당선 한대앞역-오이도역 전 구간, 6호선·경의중앙선 공덕-효창공원 구간에서의 복선 도시가 이루어지지 않았습니다(20201222). Matplotlib의 관련 기능이나 방법을 아는 분의 기여가 필요합니다.
• 기타 다양한 아이디어와 기능 추가 환영합니다.